具有电源转换器、磁场系统以及用于将二者同步的控制器的电弧焊接系统技术方案

电弧焊接系统(10)包括电源转换器(22)，所述电源转换器(22)基于焊接信号(36)输出焊接波形(24)。电源转换器(22)被可操作地连接到焊炬(26)，以基于焊接波形(24)在焊炬(26)和工件(18)之间创建电弧(14)。电弧(14)将熔融材料的至少一滴转移到工件(18)上。电弧焊接系统(10)还包括磁场系统和控制器(34)，所述磁场系统包括基于磁操控信号产生磁场的磁场产生器，所述控制器(34)被可操作地连接到电源转换器(22)和磁场控制器。控制器(22)根据焊接信号(36)控制电源转换器(22)的操作并且同时根据磁操控信号控制磁场系统。焊接信号(36)针对每个波形周期包括峰值部分和本底部分，并且磁操控信号包括峰值部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请是美国专利申请No.13/534,119的部分继续申请并且要求美国专利申请No.13/534,119的优先权，所述美国专利申请No.13/534,119的全部内容通过引用被并入本文。本申请也是美国专利申请No.13/438,703的部分继续申请并且要求美国专利申请No.13/438,703的优先权，所述美国专利申请No.13/438,703的全部内容通过引用被并入本文。专利技术背景专利
本专利技术涉及电弧焊接系统中的控制器并且涉及用于在电弧焊接系统中使用的控制方法，并且更特别地，涉及电弧焊接系统和电弧焊接电源供应器。相关技术说明基于状态的控制原理可以被采用来控制在焊接期间应用于工件的焊接波形。储存在焊接电源供应器的状态表通过许多控制状态限定焊接波形，所述许多控制状态分别对应于焊接波形的不同部分。例如，一个状态可以对应于焊接波形的峰值电流，而另一个状态可以对应于焊接波形的本底电流。状态表中的各个状态一起限定整个焊接波形。分开的附加控制器(即，与焊接电源供应器分开)被提供来控制电弧焊接系统的其他方面。例如，电弧焊接系统可以具有用于设置和控制焊炬的移动的专用控制器(例如马达控制器)，以及用于控制可消耗的焊丝电极的焊丝送进速度的另一个专用控制器。电弧焊接系统可以进一步具有多个控制器来在焊接期间控制焊炬的摆动(weaving)、焊炬沿工件的长度的平移或行进、焊炬绕管道的圆周(轨道)运动，以控制电弧的移动，等等。这样的控制器与基于状态的焊接控制器分开并且在这样的控制器和基于状态的焊接控制器之间几乎没有集成。因此，在分开的控制器之中没有协同作用(synergy)。分开的控制器倾向于以比基于状态的焊接控制器更低的控制频率操作，以避免整个焊接控制系统内的不稳定性。例如，分开的附加控制器可以1-10Hz范围内的控制频率操作，而焊接控制器的控制频率可以快成千上万倍。进一步地，在焊接系统中，分开的控制器通常需要双重传感器(例如电压、电流等等)的使用。
技术实现思路
依据本专利技术的一个方面，所提供的是一种电弧焊接系统。所述电弧焊接系统包括焊炬。电极被可操作地连接到焊炬，并且从焊炬接收电能。电极从电弧焊接系统建立电弧。焊接电源供应器根据焊接波形供应用于产生电弧的电能。焊接电源供应器包括开关式电源转换器。开关式电源转换器被可操作地连接到焊炬，用于将电能供应到焊炬。并行的基于状态的控制器被可操作地连接到开关式电源转换器并且将波形控制信号提供到开关式电源转换器用于控制开关式电源转换器的操作。并行的基于状态的控制器产生动作控制信号用于控制电极和焊炬中的至少一个的移动。并行的基于状态的控制器包括处理器。具有被可操作地连接到并行的基于状态的控制器的输出的传感器感测焊接电压和焊接电流中的至少一个。存储器部分被可操作地连接到处理器并且储存包括第一组多个顺序控制状态的焊接状态表和包括第二组多个顺序控制状态的动作控制系统状态表。焊接波形在焊接状态表中被限定。并行的基于状态的控制器根据焊接状态表通过波形控制信号控制开关式电源转换器的操作，并且同时根据动作控制系统状态表调整动作控制信号。并行的基于状态的控制器根据从传感器接收的信号在焊接状态表的控制状态之间转换(transition)，并且还根据从传感器接收的信号在动作控制系统状态表的控制状态之间转换。在一些实施方案中，并行的基于状态的控制器根据焊接状态表通过波形控制信号控制开关式电源转换器的操作，并且同时根据磁电弧系统状态表调整磁电弧信号。并行的基于状态的控制器根据从传感器接收的信号在焊接状态表的控制状态之间转换，并且还根据从传感器接收的信号在磁电弧系统状态表的控制状态之间转换。当然，在一些实施方案中，并行的基于状态的控制器可以同时控制开关式电源转换器、动作控制系统以及磁电弧系统的操作。依据本专利技术的另一个方面，所提供的是一种用于控制电弧焊接系统的方法。所述方法包括提供电弧焊接系统的步骤。电弧焊接系统包括焊炬和焊接电源供应器。焊接电源供应器包括被可操作地连接到焊炬的开关式电源转换器。并行的基于状态的控制器包括焊接状态表和动作控制系统状态表。电弧焊接系统包括焊接电压传感器和焊接电流传感器。电弧在电弧焊接系统和工件之间被产生。并行的基于状态的控制器根据焊接状态表控制开关式电源转换器来产生焊接波形。焊接状态表包括限定焊接波形的第一组多个顺序控制状态。控制开关式电源转换器的步骤包括基于来自焊接电压传感器的焊接电压信号和来自焊接电流传感器的焊接电流信号中的至少一个在焊接状态表的控制状态之间顺序地转换。并行的基于状态的控制器，与控制开关式电源转换器同时地，根据动作控制系统状态表控制焊炬的移动。动作控制系统状态表包括第二组多个顺序控制状态。控制焊炬的移动的步骤包括基于来自焊接电压传感器的焊接电压信号和来自焊接电流传感器的焊接电流信号中的至少一个在动作控制系统状态表的控制状态之间顺序地转换。在一些实施方案中，并行的基于状态的控制器，与控制开关式电源转换器同时地，根据磁电弧系统状态表控制电弧的移动。磁电弧系统状态表包括多个顺序控制状态。控制电弧的移动的步骤包括基于来自焊接电压传感器的焊接电压信号和来自焊接电流传感器的焊接电流信号中的至少一个在磁电弧系统状态表的控制状态之间顺序地转换。当然，在一些实施方案中，并行的基于状态的控制器可以同时控制开关式电源转换器、动作控制系统以及磁电弧系统的操作。依据本专利技术的另一个方面，所提供的是一种用于控制电弧焊接系统的方法。所述方法包括提供电弧焊接系统的步骤。电弧焊接系统包括焊接电极和焊接电源供应器。焊接电源供应器包括被可操作地连接到焊接电极的逆变器。并行的基于状态的控制器包括焊接状态表和动作控制系统状态表。电弧焊接系统包括焊接电压传感器和焊接电流传感器。电弧在焊接电极和工件之间被产生。并行的基于状态的控制器根据焊接状态表控制逆变器来产生焊接波形。焊接状态表包括限定焊接波形的第一组多个顺序控制状态。控制逆变器的步骤包括基于来自焊接电压传感器的焊接电压信号和来自焊接电流传感器的焊接电流信号中的至少一个在焊接状态表的控制状态之间顺序地转换。并行的基于状态的控制器，与控制逆变器同时地，根据动作控制系统状态表控制焊接电极的移动。动作控制系统状态表包括第二组多个顺序控制状态。控制焊接电极的移动的步骤包括基于来自焊接电压传感器的焊接电压信号和来自焊接电流传感器的焊接电流信号中的至少一个在动作控制系统状态表的控制状态之间顺序地转换。在一些实施方案中，并行的基于状态的控制器，与控制逆变器同时地，根据磁电弧系统状态表控制电弧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电弧焊接系统(10)，所述系统包括：电源转换器(22)，所述电源转换器(22)基于焊接信号输出焊接波形(24)，并且被可操作地连接到焊炬(26)，以基于所述焊接波形(24)在所述焊炬(26)和工件(18)之间创建电弧(14)，所述电弧(14)将熔融材料的至少一滴(117)转移到所述工件(18)上；磁场系统，所述磁场系统包括磁场产生器(105)，所述磁场产生器(105)基于磁操控信号产生磁场(109)；以及控制器(34)，所述控制器(34)被可操作地连接到所述电源转换器(22)和所述磁场产生器(105)，其中所述控制器(34)根据所述焊接信号控制所述电源转换器(22)的操作并且同时根据所述磁操控信号控制所述磁场系统，其中所述焊接信号针对每个波形周期包括峰值部分和本底部分，并且其中所述磁操控信号包括峰值部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.27 US 13/534,119;2013.03.11 US 13/792,8221.一种电弧焊接系统(10)，所述系统包括：
电源转换器(22)，所述电源转换器(22)基于焊接信号输出焊接波形(24)，并且
被可操作地连接到焊炬(26)，以基于所述焊接波形(24)在所述焊炬(26)和工件(18)
之间创建电弧(14)，所述电弧(14)将熔融材料的至少一滴(117)转移到所述工件(18)
上；
磁场系统，所述磁场系统包括磁场产生器(105)，所述磁场产生器(105)基于磁操
控信号产生磁场(109)；以及
控制器(34)，所述控制器(34)被可操作地连接到所述电源转换器(22)和所述磁
场产生器(105)，
其中所述控制器(34)根据所述焊接信号控制所述电源转换器(22)的操作并且同时
根据所述磁操控信号控制所述磁场系统，
其中所述焊接信号针对每个波形周期包括峰值部分和本底部分，并且
其中所述磁操控信号包括峰值部分。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述磁操控信号峰值部分与所述焊接信号峰值部
分同步，以使针对每N个焊接信号峰值，其中N是正整数，存在一个所述磁操控信号峰
值，并且
其中所述磁场在熔融材料的所述滴的所述转移期间影响所述熔滴的路径。
3.如权利要求2所述的系统，其中N是1至20之间的数字，包含1和20。
4.如权利要求1至3中的一项所述的系统，其中所述磁操控信号峰值从所述焊接信
号峰值偏移，以使在所述焊接波形达到峰值之后所述磁场达到峰值。
5.如权利要求1至4中的一项所述的系统，其中所述磁操控信号峰值部分与所述焊
接信号本底部分同步，并且
其中所述磁场(109)执行以下步骤中的一个：控制由所述电弧(14)在所述工件(18)
上形成的焊接熔池、延长所述焊接熔池以及预清理所述工件(18)的表面。
6.如权利要求1至5中的一项所述的系统，其中所述控制器(34)是并行的基于状
态的控制器，所述并行的基于状态的控制器包括，
焊接状态表(154)，所述焊接状态表(154)包括至少限定所述焊接信号的第一组多
个控制状态，以及
磁场系统状态表(158)，所述磁场系统状态表(158)包括至少限定所述磁操控信号
的第二组多个控制状态。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述第一组多个控制状态包括峰值波形控制状态，

\t并且当所述并行的基于状态的控制器进入所述峰值波形控制状态时，所述焊接信号趋于峰
值，
其中所述第二组多个控制状态包括峰值场控制状态，并且当所述并行的基于状态的控
制器进入所述峰值场控制状态时，所述磁操控信号趋于峰值，
其中针对每N次所述并行的基于状态的控制器进入所述峰值波形控制状态，其中N
是正整数，所述并行的基于状态的控制器进入所述峰值场控制状态一次，并且
其中所述磁场(109)在熔融材料的所述滴(117)的所述转移期间影响所述熔滴(117)
的路径。
8.如权利要求7所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·R·科尔，
申请(专利权)人：林肯环球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US